KR101668815B1 - Lens for wide angle photographing structure and camera including thereof - Google Patents

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KR101668815B1 KR1020160017186A KR20160017186A KR101668815B1 KR 101668815 B1 KR101668815 B1 KR 101668815B1 KR 1020160017186 A KR1020160017186 A KR 1020160017186A KR 20160017186 A KR20160017186 A KR 20160017186A KR 101668815 B1 KR101668815 B1 KR 101668815B1
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Abstract

According to the present invention, a wide view angle lens is capable of collecting light from a subject. The lens is a convex lens having all types of consecutive focuses made by drawing a line segment from an axis and then rotating the line segment around the axis. Meanwhile, according to the present invention, a wide view angle camera includes: a lens collecting light from a subject; and an image sensor placed in a focus distance of the lens to output an image, made by the light passing through the lens, as an electric signal. The lens is a convex lens having all types of consecutive focuses made by drawing a line segment from an axis and then rotating the line segment around the axis. The image sensor has a curved surface to be matched with the focus distance of the lens.

Description

광시야각 렌즈 및 그 렌즈를 포함한 광시야각 카메라{Lens for wide angle photographing structure and camera including thereof}[0001] The present invention relates to a wide viewing angle lens and a wide viewing angle camera including the lens,

본 발명은 폐쇄회로TV용 카메라(CCTV) 등에 적용될 수 있는 광시야각 렌즈 및 그 렌즈를 포함한 광시야각 카메라에 관한 것으로서, 소프트웨어적인 처리를 하지 않더라도 왜곡 없는 광시야각 이미지를 얻을 수 있는 렌즈 및 카메라에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to a wide viewing angle lens which can be applied to a closed-circuit TV camera (CCTV) and the like, and a wide viewing angle camera including the lens, and more particularly to a lens and a camera capable of obtaining a wide viewing angle image will be.

일반적으로 카메라는 피사체에 반사된 빛을 렌즈를 통해 집광하여 특정한 위치에 이미지를 고정하는 장치다. 현재는 최초 카메라의 구조 중 필름이 디지털 이미지 센서로 대체된 디지털 카메라가 널리 사용되고 있다. 도 1을 참조하면 일반적인 디지털 카메라의 구조를 용이하게 이해할 수 있다.In general, a camera is a device that focuses light reflected on a subject through a lens and fixes the image at a specific position. Currently, a digital camera in which the film is replaced with a digital image sensor is widely used in the structure of the first camera. Referring to FIG. 1, the structure of a general digital camera can be easily understood.

한편, 보안용으로 사용되는 폐쇄회로(Closed Circuit) TV용 카메라는 하나의 카메라를 이용하여 넓은 영역을 감시할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 달성하기 위해 감시용으로 사용하는 카메라는 어안렌즈와 같은 광각 렌즈를 채용할 수 있다. 그러나 어안 렌즈에 의한 이미지는 왜곡이 심한 문제점이 있다. 한편, 광시야각 촬영의 목적을 달성하기 위한 카메라 구조의 다른 일례가 대한민국 공개특허 제2013-0037883호에 개시되어 있다.Meanwhile, it is desirable that a camera for a closed circuit TV used for security can monitor a wide area using one camera. In order to achieve such a purpose, a camera used for surveillance may employ a wide-angle lens such as a fisheye lens. However, the image by the fish-eye lens has a problem of severe distortion. On the other hand, another example of a camera structure for achieving the purpose of shooting a wide viewing angle is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0037883.

상기 공개특허는 넓은 범위를 촬영할 수 있도록 카메라 렌즈에 반사구조를 이용하여 넓은 범위의 빛이 카메라 내로 집광 될 수 있는 구조를 채용하였다. 그런데 이와 같은 종래의 광시야각 카메라 구조는 넓은 범위를 촬영할 수 있는 장점이 있으나 치명적인 단점으로서 촬영되는 상이 왜곡되는 문제점이 있다. 따라서, 이와 같이 왜곡된 이미지를 보정 하기 위한 이미지처리 모듈이 추가되어야 하므로 구조적으로 복잡하며, 이미지처리 시간이 필요하므로 촬영시간과 최종 이미지 출력 시간에 지연이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 이미지 처리 모듈이 추가됨으로써 카메라 제조비용이 상승하는 단점이 있다.The patent adopts a structure in which a wide range of light can be condensed into a camera using a reflection structure on a camera lens so that a wide range can be photographed. However, such a conventional wide viewing angle camera has a merit that it can photograph a wide range, but there is a problem that a photographed image is distorted as a fatal disadvantage. Therefore, an image processing module for correcting the distorted image needs to be added, which is structurally complicated and requires a long image processing time, so that there is a problem that a delay occurs in the shooting time and the final image output time. In addition, since the image processing module is added, the manufacturing cost of the camera increases.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 광시야각 렌즈의 구조를 개선하여, 촬영되는 이미지의 왜곡이 없으며 광시야각도로 촬영이 가능한 렌즈 및 광시야각 카메라를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a lens and a wide field of view camera capable of improving the structure of a wide viewing angle lens without distortion of an image to be photographed and having a wide viewing angle.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 광시야각 렌즈는, 피사체로부터 빛을 집광하는 광시야각 렌즈로서,According to an aspect of the present invention, there is provided a wide viewing angle lens for condensing light from a subject,

상기 렌즈는 한 축을 기준으로 선분을 긋고, 상기 축을 기준으로 상기 선분을 회전시켜 생기는 모든 형태의 연속된 초점을 가지는 볼록 렌즈인 점에 특징이 있다.The lens is characterized in that the lens is a convex lens having all the continuous focal points formed by drawing a line segment with respect to one axis and rotating the line segment with respect to the axis.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 광시야각 카메라는, 피사체로부터 빛을 집광하는 렌즈; 및According to an aspect of the present invention, there is provided a wide viewing angle camera comprising: a lens for condensing light from a subject; And

상기 렌즈의 초점 거리에 배치되어 상기 렌즈를 통과한 빛에 의한 이미지를 전기 신호로 출력하는 이미지 센서;를 포함한 카메라에 있어서,And an image sensor disposed at a focal length of the lens and outputting an image of light passing through the lens as an electric signal,

상기 렌즈는 한 축을 기준으로 선분을 긋고, 상기 축을 기준으로 상기 선분을 회전시켜 생기는 모든 형태의 연속된 초점을 가지는 볼록 렌즈이며,The lens is a convex lens having all the continuous focal points formed by drawing a line segment with respect to one axis and rotating the line segment with respect to the axis,

상기 이미지 센서는 상기 렌즈의 초점이 맞는 거리에 대응하도록 곡면으로 형성된 점에 특징이 있다.The image sensor is characterized by a point formed in a curved surface so as to correspond to a focal distance of the lens.

상기 렌즈는 막대 형상의 볼록 렌즈를 하나의 축을 기준으로 원통형, 원통형의 일부, 원뿔대형, 원뿔대형의 일부 중 어느 하나인 형태로 휘어서 제조된 것이 바람직하다.It is preferable that the lens is manufactured by bending a rod-shaped convex lens into a cylindrical shape, a cylindrical shape, a conical shape, or a part of a conical shape with respect to one axis.

본 발명에 따른 광시야각 렌즈는, 촛점이 맞는 이미지가 곡면에 형성되며, 그 렌즈를 포함한 광시야각 카메라는 상기 렌즈가 맺는 상의 초점이 맞는 곡면에 대응하는 이미지 센서가 구비됨으로써 혁신적으로 광시야각 촬영이 가능한 카메라를 제공하는 효과를 제공한다.The wide viewing angle lens according to the present invention is characterized in that a focal image is formed on a curved surface and a wide viewing angle camera including the lens is provided with an image sensor corresponding to a curved surface focused on the image formed by the lens, It provides the effect of providing a possible camera.

도 1은 일반적인 디지털 카메라의 원리를 보여주는 도면이다.
도 2는 실린더 렌즈가 이미지를 형성하는 원리를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 카메라에서 렌즈와 이미지 센서의 배치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 "Z" 방향에서 본 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선 단면도이다.
도 6은 제1실시 예의 변형된 구조를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 카메라 구조에서 이미지 센서의 배치를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 카메라 구조의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 카메라 구조에서 이미지 센서의 배치를 보여주는 도면이다.
도 10은 제3실시 예의 변형된 구조를 보여주는 도면이다.1 is a view showing the principle of a general digital camera.
Fig. 2 is a view showing a principle in which a cylinder lens forms an image.
3 is a view showing an example of the arrangement of the lens and the image sensor in the camera according to the first embodiment of the present invention.
4 is a view seen in the "Z" direction shown in Fig.
5 is a sectional view taken along the line V-V shown in Fig.
6 is a view showing a modified structure of the first embodiment.
7 is a view showing an arrangement of an image sensor in a camera structure according to a second embodiment of the present invention.
8 is a plan view of the camera structure shown in Fig.
9 is a view showing an arrangement of an image sensor in a camera structure according to a third embodiment of the present invention.
10 is a view showing a modified structure of the third embodiment.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 카메라에서 렌즈와 이미지 센서의 배치의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 "Z" 방향에서 본 도면이다. 도 5는 도 3에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선 단면도이다. 도 6은 제1실시 예의 변형된 구조를 보여주는 도면이다. 도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 카메라 구조에서 이미지 센서의 배치를 보여주는 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 카메라 구조의 평면도이다. 도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 카메라 구조에서 이미지 센서의 배치를 보여주는 도면이다. 도 10은 제3실시 예의 변형된 구조를 보여주는 도면이다.3 is a view showing an example of the arrangement of the lens and the image sensor in the camera according to the first embodiment of the present invention. 4 is a view seen in the "Z" direction shown in Fig. 5 is a sectional view taken along the line V-V shown in Fig. 6 is a view showing a modified structure of the first embodiment. 7 is a view showing an arrangement of an image sensor in a camera structure according to a second embodiment of the present invention. 8 is a plan view of the camera structure shown in Fig. 9 is a view showing an arrangement of an image sensor in a camera structure according to a third embodiment of the present invention. 10 is a view showing a modified structure of the third embodiment.

상기 도면 중에서 가상선 화살표는 빛이 렌즈를 통과하여 이미지 센서로 진입하는 방향을 나타낸다.In the figure, a virtual line arrow indicates a direction in which light passes through the lens and enters the image sensor.

이하에서는 본 발명에 따른 광시야각 렌즈가 포함된 광시야각 카메라의 구조 및 효과를 설명하는 과정에서 상기 렌즈의 구조 및 작용 효과도 함께 서술하기로 한다.Hereinafter, the structure and effects of the lens will be described in the course of explaining the structure and effects of the wide viewing angle camera including the wide viewing angle lens according to the present invention.

도 3 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 따른 광시야각 촬영이 가능한 카메라는, 렌즈(20)와, 이미지 센서(30)를 포함한다.3 to 10, a camera capable of photographing a wide viewing angle according to preferred embodiments of the present invention includes a lens 20 and an image sensor 30. [

상기 렌즈(20)는 피사체(100)로부터 반사되는 빛을 집광하는 역할을 하는 구성요소이다. 본 발명에서 사용된 렌즈(20)는 막대 형상의 볼록 렌즈를 재가공한 것이다. 막대 형상의 볼록 렌즈의 일 예로서 실린더 렌즈가 있다. 일반적으로 실린더 렌즈는 X축과 Y축의 반지름이 서로 다른 유형의 렌즈이다. 실린더 렌즈(200)는 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 반원통 형태로 구성된다. 한편, 실린더 렌즈(200)는 원통형 형태로 제조될 수도 있다. 실린더 렌즈는 하나의 점을 기준으로 초점이 맞는 이미지를 형성하는 것이 아니라 하나의 선을 따라 초점이 맞는 이미지를 형성한다. 일반적으로 실린더 렌즈는 한 축 방향으로만 곡면이며, 다른 축 방향은 곡면이 아니기 때문에 한 축 방향으로만 빛이 집광 된다. 따라서 도 2에 도시된 실린더 렌즈(200)는 Y축 방향으로 직선의 상을 형성한다. 피사체(100)에서 반사된 빛이 상기 실린더 렌즈를 통과하여 이미지 센서(30)에 상이 형성되는 원리는 도 2를 참조하여 용이하게 이해할 수 있다. 도 2를 참조하면 피사체(100)는 실린더 렌즈를 통과한 후 조리개(40)를 통과하여 이미지 센서(30)에 형성될 때 좌우 방향(X)으로는 대칭적으로 바뀐다. 한편, 실린더 렌즈를 통과한 피사체(100)가 이미지 센서(30)에 형성될 때 길이 방향(Y)으로는 대칭적으로 바뀌지 않는다.The lens 20 is a component that collects light reflected from the subject 100. The lens 20 used in the present invention is a rod-shaped convex lens reworked. An example of a bar-shaped convex lens is a cylinder lens. Generally, a cylinder lens is a lens of a type having a different radius between the X axis and the Y axis. The cylinder lens 200 is, for example, formed in a semi-cylindrical shape as shown in Fig. Meanwhile, the cylinder lens 200 may be manufactured in a cylindrical shape. Cylinder lenses form focused images along one line rather than forming a focused image with respect to a single point. Generally, the cylinder lens is curved only in one axis direction, and the other axis direction is not curved, so light is condensed only in one axis direction. Therefore, the cylinder lens 200 shown in Fig. 2 forms a straight line in the Y-axis direction. The principle that light reflected from the subject 100 passes through the cylinder lens to form an image on the image sensor 30 can be easily understood with reference to FIG. 2, when the subject 100 passes through the cylinder lens and passes through the diaphragm 40 and is formed on the image sensor 30, the subject 100 is symmetrically changed in the left-right direction X. FIG. On the other hand, when the subject 100 having passed through the cylinder lens is formed on the image sensor 30, the subject 100 does not change symmetrically in the longitudinal direction Y. [

본 발명에서는 이와 같은 막대 형상의 볼록 렌즈를 다시 한번 휘어지도록 가공함으로써 X축 및 Y축 방향 모두 곡면으로 형성되도록 하여 왜곡되지 않은 이미지가 초점이 맞도록 형성될 뿐 아니라, 카메라에 큰 크기의 사물이 축소된 상이 형성될 수 있도록 하였다. 즉, 상기 렌즈(20)는 초점이 맞는 이미지를 형성하는 초점 거리(D)의 궤적이 곡선으로 형성되도록 가공된다. 이에 따라 상기 렌즈(20)는 상기 초점 거리(D)의 궤적으로 형성되는 상기 곡선의 곡률과 동일한 곡률로 휘어진 구조를 형성한다. 본 발명에서 상기 렌즈(20)는 카메라의 원리상 바늘구멍에 대응하는 역할을 하는 구성요소이다. 특히, 통상적인 렌즈는 이미지를 하나의 초점에 형성하는 반면에, 본 발명에서 채용하는 상기 렌즈(20)는 이미지를 곡선상에 형성하도록 구성한 점에 특징이 있다. 즉, 본 발명에서 상기 렌즈(20)는 카메라 원리상 바늘구멍을 슬릿(slit) 형태로 연장한 것과 같은 역할을 한다. 따라서, 상기 렌즈(20)는 광시야각 이미지를 곡선상에 형성되는 초점 거리(D)에 왜곡 없이 형성하는 작용을 한다. 즉, 상기 렌즈(20)는 슬릿 형태의 바늘구멍과 빛을 집약하는 렌즈 고유의 역할을 동시에 수행한다.In the present invention, such a bar-shaped convex lens is processed so as to be bent again so as to be formed as a curved surface in both the X and Y-axis directions, so that an undistorted image is formed so as to be in focus, So that a reduced image can be formed. That is, the lens 20 is processed so that the trajectory of the focal distance D forming the focused image is formed into a curve. Accordingly, the lens 20 forms a curved structure having a curvature equal to the curvature of the curve formed by the trajectory of the focal distance D. In the present invention, the lens 20 is a constituent element serving as a principle of a camera and corresponding to a needle hole. In particular, a typical lens forms an image in one focal point, whereas the lens 20 employed in the present invention is characterized in that it is configured to form an image on a curve. That is, in the present invention, the lens 20 functions as a slit-shaped pinhole in the camera principle. Therefore, the lens 20 functions to form a wide viewing angle image without distortion in the focal length D formed on the curve. That is, the lens 20 simultaneously plays a role of a slit-shaped pinhole and a light-condensing lens.

또한, 상기 렌즈(20)는 Y 방향으로 일정한 곡률로 휘어진 구조로 되어 있으므로, 상기 렌즈(20)의 Y 방향 곡률에 따른 구심(25)이 존재한다. 상기 렌즈(20)의 구심을 기준으로 후술하는 이미지 센서(30)가 상기 구심(25) 보다 앞쪽에 위치하는 경우에는 Y 방향으로의 상이 실제의 사물과 대칭적으로 바뀌지 않는다. 한편, 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이 상기 이미지 센서(30)가 상기 구심(25) 보다 뒤쪽에 위치하는 경우에는 Y 방향으로의 상이 실제 사물과 대칭적으로 바뀌게 된다.In addition, since the lens 20 has a curved structure with a constant curvature in the Y direction, there is a center point 25 according to the curvature of the lens 20 in the Y direction. When the image sensor 30, which will be described later, is positioned in front of the center of gravity 25 with respect to the center of the lens 20, the image in the Y direction does not change symmetrically with the actual object. 6 and 10, when the image sensor 30 is located behind the center of gravity 25, the image in the Y direction is symmetrically changed with respect to the actual object.

예컨대, 상기 렌즈(20)는 한 축을 기준으로 선분을 긋고, 상기 축을 기준으로 상기 선분을 회전시켜 생기는 모든 형태의 연속된 초점을 가지는 볼록 렌즈일 수 있다.For example, the lens 20 may be a convex lens having all the continuous foci that are generated by drawing a line segment with respect to one axis and rotating the line segment with respect to the axis.

본 발명에서 정의한 초점 거리(D)는 렌즈의 피사계 심도(depth of field) 내에 있는 피사체가 촛점이 맞는 위치의 궤적을 의미한다. 따라서 상기 초점 거리(D)는 상기 렌즈(20) 구심(25) 사이의 거리 - α 또는 상기 렌즈(20)와 상기 구심(25) 사이의 거리 + α 의 값을 가지게 된다.The focal distance D defined in the present invention means a locus of a position in which the subject in the depth of field of the lens is in focus. Therefore, the focal distance D has a value of the distance between the center of the lens 20 and the center of the lens 20 or the distance of the center of the lens 20 from the center of the lens 20.

또한, 상기 렌즈(20)가 Y 방향으로 일정한 곡률로 휘어진 구조로 되어 있으므로, 상기 이미지 센서(30)에 맺히는 상의 크기는 실제 사물의 크기보다 작은 상으로 형성될 수 있다.In addition, since the lens 20 has a curved shape curved in a Y direction, the size of the image formed on the image sensor 30 may be smaller than the size of an actual object.

상기 이미지 센서(30)는 상기 렌즈(20)의 초점 거리(D)에 대응되도록 배치된다. 상기 이미지 센서(30)는 상기 렌즈(20)를 통과한 빛에 의해 형성된 뚜렷한 이미지를 전기 신호로 출력한다. 상기 이미지 센서(30)의 전기 신호는 전류 또는 전압이 될 수 있다. 상기 이미지 센서(30)로는 CCD 센서 또는 CMOS 센서가 채용될 수 있다. 상기 이미지 센서(30)는 상기 렌즈(20)의 초점 거리(D)에 대응하도록 곡면으로 형성된다. 상기 이미지 센서(30)는 미세한 크기의 이미지 센서를 곡면 형상의 부재 위에 부착하여 형성할 수 있다. 한편, 상기 이미지 센서(30)는 곡면 부재의 표면에 연속적인 반도체 제조 공정을 적용하여 CCD 또는 CMOS 회로를 직접 적층 형성할 수도 있다. 상기 이미지 센서(30)의 제조 공정은 공지된 반도체 제조 공정을 적용하여 구성할 수 있다.The image sensor 30 is arranged to correspond to the focal distance D of the lens 20. The image sensor 30 outputs a clear image formed by light passing through the lens 20 as an electric signal. The electric signal of the image sensor 30 may be current or voltage. As the image sensor 30, a CCD sensor or a CMOS sensor may be employed. The image sensor 30 is formed into a curved surface corresponding to the focal distance D of the lens 20. The image sensor 30 may be formed by attaching a fine-size image sensor on a curved member. Meanwhile, the image sensor 30 may directly laminate a CCD or CMOS circuit by applying a continuous semiconductor manufacturing process to the surface of the curved surface member. The image sensor 30 may be fabricated by applying a known semiconductor manufacturing process.

이와 같이 상기 렌즈(20)의 초점 거리(D)에 해당하는 구조가 곡면으로 형성되도록 구성되며, 상기 이미지 센서(30)가 상기 렌즈(20)의 초점 거리(D)에 해당하는 면에 대응하도록 곡면 형태로 구성되므로 상기 이미지 센서(30)에 형성되는 이미지가 실제 이미지에 비하여 왜곡되지 않게 된다. 또한, 상기 렌즈(20)를 곡면으로 휘어지도록 가공함으로써 상기 렌즈(20)에 집광 되는 영역이 넓어지므로 광시야각 촬영이 가능하다.In this way, the structure corresponding to the focal distance D of the lens 20 is formed to be a curved surface, and the image sensor 30 corresponds to the focal distance D of the lens 20 The image formed on the image sensor 30 is not distorted as compared with the actual image. Further, since the lens 20 is bent so as to be curved, the area converged by the lens 20 is widened, so that it is possible to take a wide viewing angle.

상기 렌즈(20)와 상기 이미지 센서(30) 사이에는 셔터 막(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 셔터 막은 공지된 셔터 막 구조가 채용될 수 있다. 상기 셔터 막은 평면 또는 곡면 형태가 채용될 수 있다.A shutter film (not shown) may be disposed between the lens 20 and the image sensor 30. The shutter film may be a known shutter film structure. The shutter film may have a flat or curved shape.

상기 렌즈(20)와 상기 이미지 센서(30) 사이에는 조리개(40)가 배치될 수 있다. 상기 조리개(40)는 상기 렌즈(20)를 통과한 빛의 양을 조절하는 작용을 한다. 상기 조리개(40)는 공지된 카메라의 조리개 구조를 채용할 수 있다. 한편, 상기 조리개(40)는 상기 렌즈(20)의 전방에 배치될 수도 있다.A diaphragm 40 may be disposed between the lens 20 and the image sensor 30. The diaphragm 40 functions to adjust the amount of light passing through the lens 20. The diaphragm 40 may employ a known iris structure of a camera. The diaphragm 40 may be disposed in front of the lens 20.

상기 렌즈(20)와, 상기 이미지 센서(30)와 상기 셔터 막과 상기 조리개(40)는 프레임(미도시) 내부에 배치됨으로써 카메라가 형성될 수 있다.The lens 20, the image sensor 30, the shutter film, and the diaphragm 40 may be disposed in a frame (not shown) to form a camera.

도 3 내지 도 5에 도시된 제1실시 예에 따른 카메라는 막대 형상의 볼록 렌즈를 하나의 축을 기준으로 동일한 곡률로 휘어지도록 가공된 렌즈(20)를 포함한다. 상기 하나의 축이란 가상의 축을 의미하는 것으로서, 예컨대 도 4에서 구심(25)에서 지면(paper plane)에 수직으로 관통하는 가상의 축을 의미한다. 더 구체적으로 상기 카메라는 상기 렌즈(20)가 Y 방향으로 일정한 곡률을 가지도록 휘어지게 구성된다. 또한, 상기 렌즈(20)의 Y 방향 곡률에 의해 생성되는 구심(25) 보다 앞쪽에 상기 이미지 센서(30)가 배치된다. 따라서, 상기 이미지 센서(30)에 형성되는 상은 Y 방향으로 실제의 사물과 동일한 형태의 상을 형성한다. 상기 렌즈(20)는 촬영하고자 하는 각도에 맞도록, 예컨대 120° 정도의 화각(θ)이 될 수 있도록 가공할 수 있다. 즉 상기 렌즈(20)는 막대 형상의 볼록 렌즈를 하나의 축을 기준으로 원통형의 일부인 형태로 구성될 수 있다.The camera according to the first embodiment shown in Figs. 3 to 5 includes a lens 20 processed so that the rod-shaped convex lens is bent with the same curvature with respect to one axis. The one axis means a hypothetical axis. For example, the one axis means a hypothetical axis penetrating perpendicularly to the paper plane at the center 25 in FIG. More specifically, the camera is configured such that the lens 20 is bent so as to have a constant curvature in the Y direction. In addition, the image sensor 30 is disposed in front of the center of gravity 25 generated by the curvature of the lens 20 in the Y direction. Accordingly, the image formed on the image sensor 30 forms an image of the same shape as an actual object in the Y direction. The lens 20 can be processed so as to have an angle of view (?) Of, for example, about 120 degrees to match the angle to be photographed. That is, the lens 20 may be formed in a shape of a rod-like convex lens as a part of a cylindrical shape with respect to one axis.

한편, 도 6에 도시된 제1실시 예의 변형된 구조에서는, 상기 이미지 센서(30)가 상기 렌즈(20)의 Y 방향 곡률에 의해 생성되는 구심(25) 보다 뒤쪽에 배치된다. 따라서, 도 6에 도시된 구조에서는 상기 이미지 센서(30)에 형성되는 상은 Y 방향으로 실제 사물에 대해 대칭적인 형태로 형성된다.On the other hand, in the modified structure of the first embodiment shown in FIG. 6, the image sensor 30 is disposed behind the center of gravity 25 generated by the Y-directional curvature of the lens 20. Therefore, in the structure shown in FIG. 6, the image formed on the image sensor 30 is formed symmetrically with respect to an actual object in the Y direction.

한편, 도 7 및 도 8에 도시된 제2실시 예에 따른 카메라를 구성하는 렌즈(20)는 하나의 축을 기준으로 360℃ 화각을 촬영할 수 있도록 원통형 구조로 가공될 수 있다. 이 경우 이미지 센서(30)의 구조도 상기 렌즈(20)와 같이 원통형 구조로 형성된다. 즉, 상기 렌즈(20)는 막대 형상의 볼록 렌즈를 하나의 축을 기준으로 원통형 구조로 형성될 수 있다.Meanwhile, the lens 20 constituting the camera according to the second embodiment shown in FIGS. 7 and 8 can be processed into a cylindrical structure so as to photograph a 360 ° angle of view with respect to one axis. In this case, the structure of the image sensor 30 is also formed in a cylindrical structure like the lens 20. That is, the lens 20 may be formed in a cylindrical structure with a bar-shaped convex lens with respect to one axis.

한편, 도 9에 도시된 제3실시 예에 따른 카메라를 구성하는 렌즈(20)는 하나의 축을 기준으로 원뿔대형 구조로 가공될 수 있다. 이 경우 이미지 센서(30)의 구조도 상기 렌즈(20)와 같이 원뿔대형 구조로 형성된다. 도 9에 도시된 원뿔대형 구조로 상기 렌즈(20)가 가공된 경우 그 렌즈(20)의 화각(θ)이 더욱더 넓어질 수 있는 장점이 있다. 특히, 도 9에 도시된 제3실시 예와 같은 카메라 구조는 건축물의 천장에 설치되는 폐쇄회로용 카메라(CCTV)에 적합하다.On the other hand, the lens 20 constituting the camera according to the third embodiment shown in FIG. 9 can be processed into a conical structure based on one axis. In this case, the structure of the image sensor 30 is also formed in a cone-like structure like the lens 20. When the lens 20 is processed with the cone-shaped structure shown in FIG. 9, the angle of view of the lens 20 can be further widened. In particular, a camera structure similar to the third embodiment shown in FIG. 9 is suitable for a closed-circuit camera (CCTV) installed in a ceiling of a building.

한편, 도 10에 도시된 카메라는 도 9에 도시된 카메라의 변형된 구조를 보여주고 있다. 즉, 상기 이미지 센서(30)가 상기 렌즈(20)의 Y 방향 곡률에 의해 생성되는 구심(25) 보다 뒤쪽에 배치된다. 따라서, 도 10에 도시된 구조에서는 상기 이미지 센서(30)에 형성되는 상은 Y 방향으로 실제 사물에 대해 대칭적인 형태로 형성된다. 이와 같이 상기 렌즈(20)는 막대 형상의 볼록 렌즈를 하나의 축을 기준으로 원뿔대형 또는 원뿔대형의 일부가 되는 구조로 제조될 수 있다.Meanwhile, the camera shown in FIG. 10 shows a modified structure of the camera shown in FIG. That is, the image sensor 30 is disposed behind the center of gravity 25 generated by the Y-directional curvature of the lens 20. Therefore, in the structure shown in FIG. 10, the image formed on the image sensor 30 is formed symmetrically with respect to an actual object in the Y direction. As described above, the lens 20 can be manufactured in such a structure that the rod-like convex lens is part of a cone or a cone with respect to one axis.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 광시야각 렌즈와 그 렌즈를 포함한 광시야각 카메라의 작용 효과를 상세하게 서술하기로 한다.Hereinafter, a wide viewing angle lens including the above-mentioned components and a wide viewing angle camera including the lens will be described in detail.

먼저, 피사체(100)는 태양광이나 전등과 같은 광원에 의해 빛이 반사된다. 피사체(100)에서 반사된 빛은 상기 렌즈(20)를 통과한다. 상기 렌즈(20)는 하나의 축을 기준으로 휘어져 있으므로 초점이 맞는 이미지를 곡면상에 형성한다. 상기 렌즈(20)의 초점 거리(D)에 대응하는 곡면에 상기 이미지 센서(30)가 배치되어 있으므로 상기 렌즈(20)를 통과하여 형성된 이미지는 왜곡되지 않고 상기 이미지 센서(30)에 형성된다. 상기 이미지 센서(30)는 형성된 이미지 신호를 전기 신호로 출력하게 된다. 상기 이미지 센서(30)에서 출력된 전기 신호는 이미지 처리 모듈에서 사람이 볼 수 있는 이미지 형태로 변환되어 모니터나 기록 매체에 출력된다. 즉, 본 발명의 본질적인 특징은 상기 렌즈(20)에 의해 초점이 맞는 이미지가 곡면상에 형성되며 그 곡면에 대응하는 위치에 이미지 센서(30)가 배치됨으로써 왜곡 없는 이미지를 얻을 수 있다. 또한, 상기 렌즈(20)를 필요한 만큼 곡면으로 휘어서 가공함으로써 필요한 광시야각 촬영을 매우 용이하게 구현할 수 있는 장점이 있다.First, the subject 100 reflects light by a light source such as sunlight or a lamp. The light reflected from the subject 100 passes through the lens 20. Since the lens 20 is curved with respect to one axis, a focused image is formed on the curved surface. The image formed through the lens 20 is formed on the image sensor 30 without distortion since the image sensor 30 is disposed on a curved surface corresponding to the focal distance D of the lens 20. [ The image sensor 30 outputs the formed image signal as an electric signal. The electric signal output from the image sensor 30 is converted into an image form visible to a human in the image processing module and output to a monitor or a recording medium. That is, an essential feature of the present invention is that an image focused by the lens 20 is formed on a curved surface, and the image sensor 30 is disposed at a position corresponding to the curved surface, thereby obtaining a distortion-free image. In addition, the lens 20 can be curved in a curved surface as much as necessary, so that it is possible to extremely easily photograph a required wide viewing angle.

이와 같이 본 발명에 따른 카메라 구조는 이미지를 형성하는 렌즈의 초점 거리에 해당하는 구조가 곡면에 형성되며, 그 곡면에 대응하는 이미지 센서가 구비됨으로써 혁신적으로 광시야각 촬영이 가능한 카메라를 제공하는 효과를 제공한다.As described above, the camera structure according to the present invention provides a camera capable of photographing the wide viewing angle by having a structure corresponding to a focal length of a lens forming an image formed on a curved surface and having an image sensor corresponding to the curved surface. to provide.

또한, 본 발명에 따른 카메라 구조는 막대 형상의 볼록 렌즈를 하나의 축을 기준으로 곡면으로 가공함으로써 종래의 복잡한 구조의 복수의 렌즈로 이루어진 렌즈 군을 채용하지 않더라도 왜곡되지 않는 광각 이미지를 얻을 수 있으므로 카메라 제조비용을 줄일 수 있으므로 생산자 및 소비자에게 경제적인 측면에서도 매우 유리한 효과를 제공한다.Further, since the camera structure according to the present invention can process a rod-like convex lens into a curved surface with respect to one axis, a wide angle image without distortion can be obtained even without employing a lens group composed of a plurality of lenses of a conventional complicated structure, It is possible to reduce the manufacturing cost, thereby providing a very favorable effect to producers and consumers in terms of economy.

이상, 바람직한 실시 예들을 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.While the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not to be limited by the example, and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

20 : 렌즈
25 : 구심
30 : 이미지 센서
40 : 조리개
100 : 피사체
200 : 실린더 렌즈
D : 초점 거리
θ : 화각20: Lens
25: centripetal
30: Image sensor
40: aperture
100: Subject
200: Cylinder lens
D: Focal length
θ: angle of view

Claims (3)

피사체로부터 빛을 집광하는 광시야각 렌즈로서,
상기 렌즈는 한 축을 기준으로 선분을 긋고, 상기 축을 기준으로 상기 선분을 회전시켜 생기는 모든 형태의 연속된 초점을 가지는 볼록 렌즈이며,
상기 렌즈는 막대 형상의 볼록 렌즈를 다시 한번 휘어지도록 재가공하여 초점이 맞는 이미지를 형성하는 초점 거리의 궤적이 곡선으로 형성되도록 가공되며,
상기 렌즈는 상기 초점 거리의 궤적으로 형성되는 곡선의 곡률과 동일한 곡률로 휘어진 구조를 형성한 것을 특징으로 하는 광시야각 렌즈.A wide viewing angle lens for condensing light from a subject,
The lens is a convex lens having all the continuous focal points formed by drawing a line segment with respect to one axis and rotating the line segment with respect to the axis,
The lens is reworked so that the rod-shaped convex lens is bent again so that the locus of the focal distance forming the focused image is formed into a curve,
Wherein the lens has a curved shape having a curvature equal to a curvature of a curve formed by the trajectory of the focal length. 피사체로부터 빛을 집광하는 렌즈; 및
상기 렌즈의 초점 거리에 배치되어 상기 렌즈를 통과한 빛에 의한 이미지를 전기 신호로 출력하는 이미지 센서;를 포함한 카메라에 있어서,
상기 렌즈는 한 축을 기준으로 선분을 긋고, 상기 축을 기준으로 상기 선분을 회전시켜 생기는 모든 형태의 연속된 초점을 가지는 볼록 렌즈이며,
상기 렌즈는 막대 형상의 볼록 렌즈를 다시 한번 휘어지도록 재가공하여 초점이 맞는 이미지를 형성하는 초점 거리의 궤적이 곡선으로 형성되도록 가공되며,
상기 렌즈는 상기 초점 거리의 궤적으로 형성되는 곡선의 곡률과 동일한 곡률로 휘어진 구조를 형성하며,
상기 이미지 센서는 상기 렌즈의 초점이 맞는 거리에 대응하도록 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 광시야각 카메라.A lens for condensing light from a subject; And
And an image sensor disposed at a focal length of the lens and outputting an image of light passing through the lens as an electric signal,
The lens is a convex lens having all the continuous focal points formed by drawing a line segment with respect to one axis and rotating the line segment with respect to the axis,
The lens is reworked so that the rod-shaped convex lens is bent again so that the locus of the focal distance forming the focused image is formed into a curve,
Wherein the lens forms a curved structure having a curvature equal to a curvature of a curve formed by the trajectory of the focal length,
Wherein the image sensor is formed in a curved surface so as to correspond to a focal distance of the lens. 제2항에 있어서,
상기 렌즈는 막대 형상의 볼록 렌즈를 하나의 축을 기준으로 원통형, 원통형의 일부, 원뿔대형, 원뿔대형의 일부 중 어느 하나인 형태로 휘어서 제조된 것을 특징으로 하는 광시야각 카메라.3. The method of claim 2,
Wherein the lens is manufactured by bending a rod-shaped convex lens in a form of a cylinder, a cylindrical portion, a cone portion, or a part of a cone portion with respect to one axis.
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